15 years scale experience

8/3/2019 15 Years Scale Experience

1/17

Desa l ina t ion , 73 (1989) 341-357Elsevier Science Publishers B.V., Amster dam - Pr inted in The Netherlan ds

341

BELGARD@ E V - 1 5 YE AR S ' E XP E R I E NC E I N S C AL E C ONT R OLM A F I NAN S S MI T H C K EVANS J W H MUI RC i b a - Ge i g y I n d u s t r i a l C h e mi c a l sT e n a x R o a dT R A F F O R D P A R KMa n c h e s t e rMl 7 1 WTSUMMARYS i n c e i t s i n t r o d u c t i o n i n 1 9 7 3 , BELGARD h a s a l mo s t b e c o mes y n o n y mo u s wi t h s c a l e c o n t r o lf l a s h p l a n t s

a d d i t i v e f o r mu l t i s t a g ea n d o t h e r p r o c e s s e s i n v o l v i n g t h e

d i s t i l l a t i o n o f s e a wa t e r .T h e i n i t i a l i mp e t u s h a s b e e n ma i n t a i n e d o v e r t h e l a s tf i f t e e n y e a r s b y c o n t i n u e d r e s e a r c h a n d d e v e l o p me n t .On - s i t e t r i a l s a n d e v a l u a t i o n w i t h t h e c o - o p e r a t i o n a n da s s i s t a n c e o f p l a n t ma n u f a c t u r e r s a n d e n d u s e r s , h a sr e s u l t e d i n i mp r o v e d p l a n t p e r f o r ma n c e a n d c h e mi c a ld o s i n g a n d b e t t e r mo n i t o r i n g t e c h n i q u e s .T h i s p a p e r , r e v i e ws t h e e a r l y h i s t o r y o f B E L GARD E V a n ds u b s e q u e n t wo r k l e a d i n g t o t h e i n t r o d u c t i o n o fBELGARD EVZOOO. Up - t o - d a t e e x p e r i e n c e wi t h B E L GARDp r o d u c t s i s p r e s e n t e d , i n c l u d i n g u s e wi t h s p o n g e b a l lc l e a n i n g , o p t i mi s a t i o n o f a d d i t i v e d o s e l e v e l s , a d v a n c e si n d o s i n g t e c h n i q u e s , d e v e l o p me n t o f a n a l y t i c a l me t h o d sf o r p o l y me r s , a n d a d v a n c e s i n o n - s i t e p l a n t mo n i t o r i n g .INTRODUCTIONC i b a - G e i g y ' s i n v o l v e me n t i n t h e i n h i b i t i o n o f s c a l ef o r ma t i o n i n s e a wa t e r e v a p o r a t o r s c a n b e t r a c e d b a c k t ot h e d a y s o f Wo r l d Wa r 2 , wh e n t h e Br i t i s h Ad mi r a l t yp l a c e d a c o n t r a c t wi t h t h e t h e n Ge i g y Co mp a n y L i mi t e d t od e v e l o p a s c a l e i n h i b i t o r f o r u s e i n t h e s u b me r g e d t u b ee v a p o r a t o r s i n s t a l l e d i n Hi s Ma j e s t y ' s wa r s h i p s . As ar e s u l t o f t h i s r e s e a r c h p r o g r a m, a p r o d u c t b a s e d o n an a p t h a l e n e s u l p h o n i c a c i d - f o r ma l d e h y d e c o n d e n s a t i o nr e a c t i o n wa s s u c c e s s f u l l y i n t r o d u c e d , a n d Ge i g y( s u b s e q u e n t l y C i b a - G e i g y i n 1 9 7 0 ) , b e c a me i n v o l v e d i n t h er e s e a r c h a n d d e v e l o p me n t o f s c a l e c o n t r o l a d d i t i v e s a n dc o r r o s i o n i n h i b i t o r s f o r u s e i n a l l t y p e s o f p l a n t a n d


2/17

342

s y s t e ms u s i n g wa t e r a s a h e a t e x c h a n g e me d i u m. T h ep a t e n t i n g o f t h e mu l t i s t a g e f l a s h p r o c e s s i n 1 9 5 7 b yP r o f e s s o r S i l v e r o f Gl a s g o w Un i v e r s i t y a n d t h e s u b s e q u e n tr a p i d g r o wt h o f l a n d - b a s e d d e s a l i n a t i o n p l a n t s , l e d t ot h e n e e d f o r i mp r o v e d me t h o d s o f s c a l e c o n t r o l wh i c hwo u l d r e ma i n e f f e c t i v e u p t o t o p b r i n e t e mp e r a t u r e s o fa r o u n d 1 2 0 C .P o l y p h o s p h a t e - b a s e d c h e mi c a l s , mi x t u r e s o f s o d i u mt r i p o l y p h o s p h a t e , d i s p e r s i n g a g e n t a n d a n t i f o a m, mo s tu s u a l l y i n t h e r a t i o 4 8 : 4 8 : 4 , h a v e b e e n u s e d t o i n h i b i ta l k a l i n e s c a l e d e p o s i t i o n i n s e a wa t e r e v a p o r a t o r s s i n c et h e 1 9 5 0 s . T h e ma j o r p r o b l e m wi t h p o l y p h o s p h a t e - b a s e di n h i b i t o r s wa s f o u n d t o b e t h e t h e r ma l d e g r a d a t i o n o f t h ep o l y p h o s p h a t e a t t e mp e r a t u r e s a b o v e 9 0 C a n d t h es u b s e q u e n t l o s s o f a c t i v i t y o f t h e p r o d u c t . T h i sr e s t r i c t i o n i n t o p b r i n e t e mp e r a t u r e t o 9 0 / 9 5 " C l i mi t e dt h e t h e r ma l e f f i c i e n c y o f t h e e v a p o r a t o r .As we l l a s b e i n g r e s t r i c t e d t o a t o p b r i n e t e mp e r a t u r e o f9 O" C , p r o d u c t s b a s e d o n p o l y p h o s p h a t e h a v e b e e n r e p o r t e dt o b e n o t v e r y e f f e c t i v e s c a l e i n h i b i t o r s . B u t t a n dB o u - Ha s s a n ( r e f 1 ) r e p o r t e d a 3 3 % d e c l i n e i n Ga i n e dOu t p u t Ra t i o ( GOR ) i n a 2 5 0 - d a y t e s t wi t h S h u wa i k h Mi x , an o n - p r o p r i e t a r y p o l y p h o s p h a t e f o r mu l a t i o n , a n d Di a mo n d( r e f 2 ) r e p o r t e d t h e n e e d f o r f r e q u e n t a c i d c l e a n i n g wh e np o l y p h o s p h a t e wa s u s e d i n Qa t a r . I t s h o u l d b e n o t e dt h a t n e i t h e r o f t h e s e u n i t s we r e f i t t e d wi t h o n - l i n e b a l lc l e a n i n g e q u i p me n t .Ac i d d o s i n g wa s i n t r o d u c e d i n t h e 1 9 6 0 s a s a me a n s o fo v e r c o mi n g t h e t e mp e r a t u r e l i mi t a t i o n s a n d t h e p o o rp e r f o r ma n c e o f p o l y p h o s p h a t e . Ac i d d o s i n g , b y r e mo v i n gt h e b i c a r b o n a t e f r o m t h e f e e d wa t e r , a l l o we d e v a p o r a t o r st o o p e r a t e a t i n c r e a s e d t o p t e mp e r a t u r e s , c l o s e t o t h ec a l c i u m s u l p h a t e s o l u b i l i t y l i mi t s . T h e u s e o f a c i d ,h o we v e r , wh i l e e n h a n c i n g t h e t h e r ma l e f f i c i e n c y o fe v a p o r a t o r s a n d p o s s i b l y r e d u c i n g c a p i t a l c o s t s ( l o we rh e a t t r a n s f e r s u r f a c e a r e a r e q u i r e me n t ) , wa s f o u n d t oh a v e d r a wb a c k s . C a r e f u l c o n t r o l a n d mo n i t o r i n g o f t h ed o s e l e v e l wa s f o u n d t o b e e s s e n t i a l t o mi n i mi s e t h er i s k s o f p l a n t c o r r o s i o n o r s c a l e f o r ma t i o n a n d e n s u r e ar e a s o n a b l e p l a n t l i f e . A n u mb e r o f a u t h o r s h a v ed e s c r i b e d s u c c e s s f u l l o n g - t e r m o p e r a t i o n o f a c i d d o s e dp l a n t s ( r e f 3 . 4 ) . In the 1960s and 197Os, h o we v e r , t h en e c e s s a r y e x p e r t i s e i n t h e c o n t r o l o f d o s i n g wa s f o u n d t o


3/17

343

b e l a c k i n g i n v a r i o u s p a r t s o f t h e wo r l d wh e r e a c i d wa su s e d . T h i s l e d t o t h e e a r l y f a i l u r e a n d s c r a p p i n g o f a nu n d o c u me n t e d n u mb e r o f p l a n t s . C o x ( r e f 5 ) s u mma r i s e dt h e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f a d d i t i v e a n d a c i dt r e a t me n t i n 1 9 8 2 . S t a t i n g t h a t " a h i g h t e mp e r a t u r e a c i dt r e a t e d MS F p l a n t t h a t h a s n o t h a d t o b e c o mp l e t e l yr e b u i l t a f t e r 1 0 y e a r s i s a r a r i t y " .As t h e p r o b l e ms a s s o c i a t e d wi t h a c i d d o s i n g b e c a me w i d e l yk n o wn , t h e o p p o r t u n i t y f o r a " h i g h t e mp e r a t u r e s c a l ec o n t r o l a d d i t i v e " t o r e p l a c e a c i d wh i l e g i v i n g c o mp a r a b l ep e r f o r ma n c e wa s n o t e d . Ma n y c h e mi c a l t y p e s we r e t r i e d ,s o me o f t h e m s t i l l i n u s e t o d a y , a l t h o u g h i n mo d i f i e df o r m a s p r o c e s s e s f o r t h e ma n u f a c t u r e o f l o w mo l e c u l a rwe i g h t (> 1 5 0 0 ) p o l y me r s we r e d e v e l o p e d , i n c l u d i n gp o l y a c r y l a t e , p o l y me t h a c r y l a t e , p h o s p h o n a t e a n d b l e n d s o ft h e s e p r o d u c t s .T h e UK AE A b a s e d a t Ha r we l l i n E n g l a n d , h a d u n d e r t a k e n i n1 9 6 5 , a UK Go v e r n me n t s p o n s o r e d p r o j e c t t o i n v e s t i g a t ea l l a r e a s o f f l a s h d i s t i l l a t i o n . On e a s p e c t o f t h i sp r o j e c t wa s t o e x a mi n e s c a l e f o r ma t i o n a n d me a n s o fp r e v e n t i n g i t . I n v i e w o f e a r l i e r c o n t a c t s wi t h t h eGe i g y Co mp a n y i n t h e d e v e l o p me n t o f a p r o d u c t f o rs h i p b o a r d e v a p o r a t o r s , C i b a - G e i g y wa s i n v i t e d t op a r t i c i p a t e i n t h i s p r o j e c t i n 1 9 6 7 . Ov e r t h e n e x t 5y e a r s , ma n y n e w a n d c h e mi c a l l y d i f f e r e n t c o mp o u n d s we r ee v a l u a t e d i n t e s t r i g s b o t h a t Ha r we l l a n d i n Ma n c h e s t e r ,i n t h e s e a r c h f o r a h i g h t e mp e r a t u r e a d d i t i v e . F r o m t h i sr e s e a r c h , t h e p o l y me r i s e d ma l e i c a n h y d r i d e mo l e c u l e ,wh i c h i s t h e b a s i s o f B E L GARD E V, w a s s e l e c t e d a s t h emo s t e f f e c t i v e a t b o t h l o w a n d h i g h t e mp e r a t u r e s ( r e f 6 ) .T h e f i r s t p l a n t t r i a l s wi t h BE L GAR D E V we r e c a r r i e d o u ti n 1 9 7 2 i n t h e No r t h F a c e p l a n t a t Gi b r a l t a r ( r e f 7 )f o l l o we d b y i t s c o mme r c i a l u s e i n t h i s p l a n t .T H E AL L T E MP E R AT U RE ADDI T I VEB E L GAR D E V wa s o r i g i n a l l y i n t e n d e d f o r h i g h t e mp e r a t u r eo p e r a t i o n , b u t i t wa s a l s o f o u n d t o b e v e r y e f f e c t i v ec o mp a r e d wi t h p o l y p h o s p h a t e f o r mu l a t i o n s d u r i n g l o wt e mp e r a t u r e o p e r a t i o n . Al t h o u g h i t i s f r e q u e n t l yr e f e r r e d t o a s a h i g h t e mp e r a t u r e a d d i t i v e ( HT A) , i ts h o u l d b e mo r e p r o p e r l y c a l l e d a n a l l t e mp e r a t u r ea d d i t i v e ( AT A) . Ma n y t r i a l s h a v e b e e n c a r r i e d o u t t o


4/17

344

d e mo n s t r a t e t h e c o mp a r a b l e p e r f o r ma n c e o f t h e p r o d u c ta g a i n s t p o l y p h o s p h a t e a t l o w t e mp e r a t u r e a n d a g a i n s ts u l p h u r i c a c i d a t h i g h t e mp e r a t u r e . T h e r e s u l t s o f mo s to f t h e s e a r e we l l d o c u me n t e d i n t h e l i t e r a t u r e . T a b l e 1g i v e s a b r i e f s u mma r y o f f o u r o f t h e l o n g e r t e r m t r i a l sc a r r i e d o u t .Al t h o u g h MS F p l a n t s i n Qa t a r wh i c h we r e b u i l t i n 1 9 7 1we r e d e s i g n e d f o r d u a l t e mp e r a t u r e a d d i t i v e o p e r a t i o n ,t h e y c o n t i n u e d t o o p e r a t e a t 9 0 / 9 5 ' C wi t h p o l y p h o s p h a t eu p t o 1 9 7 5 . P r o b l e ms wi t h s c a l e a n d s l u d g e f o r ma t i o nr e s u l t e d i n t h e f r e q u e n t n e e d f o r a c i d c l e a n i n g , l e a d i n gt o c o r r o s i o n a n d l o s s o f p l a n t l i f e e x p e c t a n c y . T h er e s u l t s f r o m a s e v e n mo n t h t e s t o f BELGARD EV a t t o pb r i n e t e mp e r a t u r e s b e t we e n 1 0 5 C a n d 1 1 0 C i n a u n i tp r e v i o u s l y o p e r a t e d a t l o w t e mp e r a t u r e , a r e d e s c r i b e d b yDi a mo n d ( r e f 2 ) . T h e d o s e l e v e l o f BELGARD EV wa s 6 p p ma n d t h e u n i t wa s n o t f i t t e d wi t h o n - l i n e s p o n g e b a l lc l e a n i n g . I n c r e a s i n g t h e t o p b r i n e t e mp e r a t u r e o f t h eu n i t r e s u l t e d i n a n i n c r e a s e i n p r o d u c t i o n o f a b o u t 2 0 %.Di a mo n d c o n c l u d e d t h a t f o u l i n g wa s mi n i ma l t h r o u g h o u t t h et e s t p e r i o d a n d t h a t t h e p r o d u c t h a d p r o v e d i t s e l f a s a na n t i s c a l a n t a t 1 1 0 C wi t h a s e a wa t e r c o n c e n t r a t i o n o f1 . 6 .TABLE 1 : Trials with BELGARD EV

Qatar Curacao Oman Saudi Arabi a

P l a n t R Ab u Ab o u d KAE Vl Gh u b r a h 1 Al Kh a l d e a hDe s i g n 3 T B T g o / 1 1 5 1 0 5 9 1 / 1 1 3 1 1 8P r o d m / d a y 9 0 0 0 / 1 0 0 0 0 8 5 0 0 1 8 0 0 0 / 2 7 2 5 0 2 2 6 8De s i g n S CA P P / HT A Ac i d P P / Ac i d Ac i dS B C f i t t e dDa t e o f t r i a l 1 9 7 5 ; : 9 7 6 1 9 7 ; : 1 9 7 9 1 9 7 7 7 : ; 7 8 y e s1 9 8 3T r i a l T BT 1 0 5 / 1 1 0 1 0 5 g o / 1 0 0 1 1 8Do s e o fB E L G A R D EV p p m 6 . 0 6 . 0 2 . 5 / 3 . 0 8 . 0No o f d a y s 'o p e r a t i o n 3 0 0 3 9 0 5 2 0 9 0

T B T = T o p Br i n e T e mp e r a t u r e " CS C A = S c a l e C o n t r o l Ad d i t i v eS B C = S p o n g e B a l l C l e a n i n g P P = P o l y p h o s p h a t e


5/17

345

S i mi l a r c o n f i r ma t i o n o f t h e h i g h t e mp e r a t u r e a c t i v i t y o ft h e p o l y ma l e i c a c i d mo l e c u l e wa s o b t a i n e d f r o m s e v e r a lt e s t s c a r r i e d o u t i n p l a n t s o r i g i n a l l y d e s i g n e d f o r a c i dd o s i n g . S t e wa r t ( r e f 8 ) d e s c r i b e s t h e r e s u l t s i n d e t a i lf r o m t h e KAE u n i t Vl t e s t i n 1 9 7 8 / 1 9 7 9 . Wh e n o p e r a t e dwi t h a c i d , t h i s u n i t s u f f e r e d f r o m l o s s o f t h e r ma le f f i c i e n c y d u e t o d e p o s i t i o n o f s c a l e wi t h a r e l a t i v e l yh i g h c o n c e n t r a t i o n o f i r o n i n t h e l o we r t e mp e r a t u r ec o n d e n s e r s . T h e u n i t wa s c h a n g e d t o o p e r a t i o n wi t h 6 p p mo f BELGARD EV, a g a i n wi t h o u t o n - l i n e b a l l c l e a n i n g , a n dt h e p e r f o r ma n c e wa s mo n i t o r e d f o r a t o t a l o f 2 8 0 d a y s 'o p e r a t i o n . S t e wa r t c o n c l u d e d t h a t t h e r e wa s a d e f i n i t ea d v a n t a g e i n f a v o u r o f BELGARD EV d o s i n g c o mp a r e d wi t ha c i d d o s i n g , t h e e f f i c i e n c y o f t h e u n i t b e i n g ma i n t a i n e do v e r a l o n g e r p e r i o d . T h e r e wa s a r e d u c t i o n i n c o r r o s i o nr a t e s wi t h i n t h e u n i t o wi n g t o t h e h i g h e r r e c y c l e b r i n eP H. Du r i n g a c i d d o s i n g t h e u n i t wa s a c i d c l e a n e d a ta p p r o x i ma t e l y f o u r mo n t h l y i n t e r v a l s , wh e r e a s wi t hBE L GARD E V, n o a c i d wa s h i n g wa s n e c e s s a r y o v e r a p e r i o do f a t l e a s t 3 9 0 d a y s ' o p e r a t i o n .C h a l c h a l ( r e f 9 ) d e s c r i b e s o p e r a t i o n o f t h e Gh u b r a h p l a n t

t o 1 9 7 9 a n d t e s t s c a r r i e d o u t wi t h B E L GARD E V.F E r n mi s s i o n e d i n 1 9 7 6 t h i s d u a l t e mp e r a t u r e p l a n t wa sd e s i g n e d t o o p e r a t e wi t h p o l y p h o s p h a t e u p t o 9 5 C a n dwi t h s u l p h u r i c a c i d u p t o 1 1 3 C . F r o m Ma r c h 1 9 7 7 t h r o u g ht o 1 9 7 9 , t e s t s w e r e c a r r i e d o u t wi t h BE L GARD E V t o p r o v ei t s e f f e c t i v e n e s s a t t o p b r i n e t e mp e r a t u r e s i n t h e r a n g eo f 9 0 - 1 1 0 C. Us i n g d o s e l e v e l s i n t h e r a n g e 2 . 5 -3 . 0 p p m, d e p e n d i n g o n t e mp e r a t u r e , n o s i g n i f i c a n t f o u l i n go c c u r r e d a n d Ch a l c h a l c o n c l u d e d t h a t BELGARD EV wa s v e r ye f f i c i e n t i n r e t a r d i n g s c a l e f o r ma t i o n . Ac i d c l e a n i n gc y c l e s i n e x c e s s o f 1 y e a r we r e d e mo n s t r a t e d f o ro p e r a t i o n u p t o 1 0 0 C .At Al Kh a l d e a h i n S a u d i Ar a b i a , Mo k h t a r ( r e f 1 0 ) c a r r i e do u t a 9 0 d a y d i r e c t c o mp a r i s o n o f p l a n t p e r f o r ma n c eo p e r a t i n g wi t h a c i d a n d wi t h BE L GARD E V a t a t o p b r i n et e mp e r a t u r e o f 1 1 8 C i n a u n i t f i t t e d wi t h o n - l i n e b a l lc l e a n i n g . T h e a d d i t i v e wa s d o s e d a t 8 - 1 0 p p m. Mo k h t a rc o n c l u d e d t h a t a s r e g a r d s p r o d u c t i o n , c o r r o s i o n c o n t r o l ,p e r f o r ma n c e a n d c o s t s a v i n g s , o p e r a t i o n wi t h BE L GAR D E Vwa s v e r y s u c c e s s f u l . T h e t r e a t me n t wa s c h a n g e d f r o m a c i dd o s i n g t o BE L GAR D E V.I n 1 9 8 1 t h e I n t e r n a t i o n a l De s a l i n a t i o n a n d E n v i r o n me n t a l


6/17

346

As s o c i a t i o n ( I DE A) r e c o g n i s e d t h e c o n t r i b u t i o n ma d e b yCi b a - Ge i g y a n d BELGARD EV t o t h e wo r l d d e s a l i n a t i o nc o mmu n i t y wi t h t h e f o l l o wi n g s t a t e me n t t a k e n f r o m t h e i rRe s e a r c h Awa r d :" T h e BELGARD EV i n v e n t i o n g a v e t h e i mp e t u s t o t h e wo r l dc h e mi c a l i n d u s t r y t o d e v e l o p t h e h i g h t e mp e r a t u r ea n t i s c a l a n t c o mp o u n d s . T h e s e c o mp o u n d s h a v e ma d e a ma j o rc o n t r i b u t i o n t o MS F wa t e r p r o d u c t i o n i n c l u d i n g i mp r o v e dp l a n t e f f i c i e n c y , o p e r a t i o n a n d ma i n t e n a n c e a n d t o t h ec o n s e r v a t i o n o f t h e i r ma t e r i a l s o f c o n s t r u c t i o n . I nf a c t , t h e y p u t a n e n d t o u n t i me l y MS F p l a n t c o r r o s i o n a n df a i l u r e wh i c h we r e b e c o mi n g c o mmo n - p l a c e wi t h a c i dd o s i n g " .De mo n s t r a t i o n o f t h e s u c c e s s f u l u s e o f a n a d d i t i v e a s a na l t e r n a t i v e t o b o t h a c i d d o s i n g i n h i g h t e mp e r a t u r ep l a n t s a n d p o l y p h o s p h a t e i n l o w t e mp e r a t u r e p l a n t s ,r e s u l t e d i n a c h a n g e o f a t t i t u d e a mo n g s t p l a n t o p e r a t o r s ,c o n s u l t a n t s a n d ma n u f a c t u r e r s . Ad d i t i v e d o s i n g a tt e mp e r a t u r e s h i g h e r t h a n 9 5 C h a d b e e n a c h i e v e d a n dp r o b l e ms i n h e r e n t i n t h e u s e o f p o l y p h o s p h a t e o v e r c o me .T h e r e wa s a s h i f t i n t h e d e s i g n p h i l o s o p h y o f n e w p l a n t s ,a wa y f r o m a c i d d o s i n g a n d t o wa r d s h i g h t e mp e r a t u r ea d d i t i v e t r e a t me n t . Ne w p l a n t s we r e d e s i g n e d , f i r s t wi t hd u a l s c a l e c o n t r o l c a p a b i l i t y a n d t h e n e c e s s a r y e q u i p me n tt o u t i l i s e e i t h e r a c i d o r h i g h t e mp e r a t u r e a d d i t i v e .T h i s wa s f o l l o we d b y p l a n t s d e s i g n e d t o o p e r a t e wi t h o n l ya d d i t i v e t r e a t me n t u p t o t o p b r i n e t e mp e r a t u r e s o f 1 1 5 C .Be t we e n 1 9 7 9 a n d 1 9 8 9 ma n y n e w MS F p l a n t s we r ec o mmi s s i o n e d . S o me wi t h d u a l s c a l e c o n t r o l d o s i n gc a p a b i l i t y ( a c i d o r a d d i t i v e ) , b u t t h e ma j o r i t y we r ed e s i g n e d f o r d u a l t e mp e r a t u r e o p e r a t i o n u s i n g a d d i t i v ea l o n e . Al l o f t h e s e p l a n t s h a d o n - l i n e s p o n g e b a l lc l e a n i n g s y s t e ms i n c l u d e d f r o m t h e d e s i g n s t a g e . Ma n y o ft h e s e n e w a n d l a r g e ( u p t o 2 2 0 MGD) p l a n t sc o mmi s s i o n e d wi t h BELGARD EV, t h e p r o d u c t b e i n g we r eu s e dp a r t i c u l a r l y f o r h i g h t e mp e r a t u r e p e r f o r ma n c e a n dr e l i a b i l i t y t e s t s .BELGARD EVZOOOAl t h o u g h ma n y n e w p l a n t s we r e d e s i g n e d f o r d u a lt e mp e r a t u r e o p e r a t i o n , t h e h i g h t e mp e r a t u r e c a p a c i t y ,wh i c h wa s i n t e n d e d t o me e t f u t u r e i n c r e a s e s i n d e ma n d ,


7/17

347

wa s n o t r e q u i r e d i mme d i a t e l y ; a f t e r t h e i n i t i a lc o mmi s s i o n i n g p e r i o d t h e p l a n t s r e v e r t e d t o l o wt e mp e r a t u r e o p e r a t i o n . C i b a - Ge i g y i n r e c o g n i s i n g t h en e e d f o r a c o s t - e f f e c t i v e a d d i t i v e f o r l o w t e mp e r a t u r eu s e , h a d c o n t i n u e d r e s e a r c h i n t o n e w s c a l e i n h i b i t o r s ,a n d i n 1 9 8 3 i n t r o d u c e d BELGARD EVZOOO, a t e r p o l y me r o fma l e i c a c i d .T h e i n t r o d u c t i o n o f BELGARD EVZOOO f o l l o we d t h e s a mep a t t e r n a s BELGARD EV - p r o v i n g t r i a l s i n a n u mb e r o fl o c a t i o n s f o l l o we d b y a c c e p t a n c e a n d r e g u l a r u s e o f t h ep r o d u c t . BELGARD E VZ OOO i s n o w wi d e l y u s e d t h r o u g h o u tt h e Mi d d l e E a s t i n p l a n t s o p e r a t i n g a t t o p b r i n et e mp e r a t u r e s i n t h e r a n g e 8 0 t o 1 0 5 C. T y p i c a l d o s el e v e l s u s e d a r e f r o m 0 . 6 t o 3 . 0 p p m.S h a ms E l Di n ( r e f 11, 12) c o mp a r e d t h e u s e o f ap r o p r i e t a r y p o l y p h o s p h a t e f o r mu l a t i o n wi t h BE L GAR D E V2 0 0 0o v e r a l mo s t 2 y e a r s o f o p e r a t i o n o f t h e MS F e v a p o r a t o r sa t Umm a l Na r i n Ab u Dh a b i . E v a p o r a t o r s o f l o wt e mp e r a t u r e d e s i g n , p r e v i o u s l y l i mi t e d t o a t o p b r i n et e mp e r a t u r e o f 9 O" C , we r e a b l e t o o p e r a t e u p t o 9 4 Cr e s u l t i n g i n a n 8 - 1 0 % i n c r e a s e i n d i s t i l l a t e p r o d u c t i o n .He c o n c l u d e d t h a t t h e u s e o f B E L GARD E V2 0 0 0 g a v e s t e a d i e ro p e r a t i o n wh i l e ma i n t a i n i n g p l a n t e f f i c i e n c y .TOXI COLOGY AND THE ENVI RONMENTMo s t s e a w a t e r d e s a l i n a t i o n p l a n t s p r o v i d e p o t a b l e wa t e rf o r h u ma n c o n s u mp t i o n a n d i t i s , t h e r e f o r e , v i t a l t h a ta n y a d d i t i v e s u s e d i n t h e s e a wa t e r d o n o t p r e s e n tt o x i c o l o g i c a l h a z a r d s . Re s u l t s o f t e s t s o n t h e g e n e r a lt o x i c o l o g i c a l a s p e c t s o f a n u mb e r o f s c a l e c o n t r o la d d i t i v e s h a v e b e e n r e p o r t e d b y L e i mg r u b e r ( r e f 1 3 ) . Hec o n c l u d e d t h a t B E L GARD E V d o e s n o t g i v e r i s e t o a n y t o x i ch a z a r d i n t h e d r i n k i n g wa t e r p r o d u c e d f r o ms a t i s f a c t o r i l y o p e r a t e d d e s a l i n a t i o n p l a n t . Al l BE L GAR ;p r o d u c t s h a v e a p p r o v a l s f r o m t h e ma j o r r e g u l a t o r ya u t h o r i t i e s s u c h a s t h e Un i t e d S t a t e s E n v i r o n me n t a lP r o t e c t i o n Ag e n c y ( E P A) , KI WA i n Ho l l a n d a n d t h e Un i t e dKi n g d o m De p a r t me n t o f t h e En v i r o n me n t .A k n o wl e d g e o f t h e p o t e n t i a l l o n g - t e r m e f f e c t s o n ma r i n ee c o s y s t e ms o f c h e mi c a l s d i s c h a r g e d i n t o t h e s e a i se s s e n t i a l . F o r e x a mp l e , t h e r e i s a g e n e r a l c o n s e n s u s o fo p i n i o n t h a t t h e d i s c h a r g e o f p h o s p h a t e s c a n l e a d t o


8/17

348

e u t r o p h i c a t i o n . Ko r t ee x p e r i me n t a l r e s u l t s

( r e f I 4 4 h a s r e . p o r t e d S F ; ;f r o m a n a l y s i s o fe c o t o x i c o l o g i c a l p r o f i l e o f v a r i o u s c h e mi c a l s . Asr e g a r d s BE L GARD E V h i s r e s u l t s s h o we d t h a t t h e r e wa s n o

a c c u mu l a t i o n i n a l g a e a n d f i s h a n d h e c o n c l u d e d t h a t t h eu s e o f BE L GAR D E V i n d e s a l i n a t i o n p l a n t s i s e c o l o g i c a l l ys a f e .In the past 15 years i n wh i c h B E L GARD p r o d u c t s h a v e b e e ni n r e g u l a r u s e i n MS F p l a n t s p r o d u c i n g p o t a b l e w a t e r ,t h e r e h a v e b e e n n o o b s e r v a t i o n s o r r e p o r t s o f h a r mf u le f f e c t s i n h u ma n b e i n g s , a n i ma l s , ma r i n e o r p l a n t l i f ewh i c h c o u l d b e a t t r i b u t e d t o t h e p r o d u c t s .ADD I T I V E DO S E L E VE L S AND S P ONGE B A L L C L E A NI NGT h e r e h a s b e e n a d o wn wa r d t r e n d i n a d d i t i v e d o s e l e v e l sf r o m t h e e a r l y r e c o mme n d a t i o n s f o r u s e o f BE L GAR Dp r o d u c t s a t 2 p p m f o r l o w t e mp e r a t u r e o p e r a t i o n u p t o1 0 p p m f o r h i g h t e mp e r a t u r e o p e r a t i o n . Us e l e v e l s h a v eg e n e r a l l y b e e n h a l v e d , a n d i n mo s t l a r g e d e s a l i n a t i o np l a n t s , a r e n o w i n t h e r a n g e 1 - 5 p p m. T h e ma i n f a c t o r st h a t h a v e c o n t r i b u t e d t o t h e d o wn wa r d t r e n d a r e : -

- a d e v e l o p i n g u n d e r s t a n d i n g a n d a wa r e n e s s o f t h et e c h n i c a l c a p a b i l i t i e s o f t h e a d d i t i v e s .- t h e a d o p t i o n o f o n - l i n e s p o n g e b a l l c l e a n i n g i n a l ln e w a d d i t i v e d o s e d d e s a l i n a t i o n p l a n t s a n d t h e

r e c o g n i t i o n o f t h e s y n e r g y b e t we e n b a l l c l e a n i n g a n da d d i t i v e .

- t h e r e q u i r e me n t f o r p l a n t o p e r a t o r s t o r e d u c e c h e mi c a lc o s t s wh i l e ma i n t a i n i n g e f f e c t i v e p l a n t p e r f o r ma n c e .

- c o mp e t i t i o n a mo n g s t a d d i t i v e s u p p l i e r s t o p r o v i d e t h emo s t c o s t e f f e c t i v e d o s e l e v e l s t o me e t t h e n e e d s o ft h e e n d u s e r .

P e r h a p s t h e mo s t s i g n i f i c a n t o f t h e s e f a c t o r s h a s b e e nt h e a l mo s t u n i v e r s a l a d o p t i o n o f s p o n g e b a l l c l e a n i n g ,wh i c h e n a b l e s l o we r d o s e l e v e l s t o b e u s e d . T h i sp e r mi t t e d a d d i t i v e s u p p l i e r s t o r e c o mme n d l o we r d o s el e v e l s a n d e n c o u r a g e d e n d u s e r s t o c a r r y o u t t h e i r o wno p t i mi s a t i o n t e s t s t o d e t e r mi n e t h e b e s t c o mb i n a t i o n o fa d d i t i v e d o s e l e v e l a n d o p e r a t i o n o f t h e b a l l c l e a n i n gs y s t e m.


9/17

349

S o f i ( r e f 1 5 ) r e p o r t e d o n a s e r i e s o f o p t i mi s a t i o n t e s t sc a r r i e d o u t a t t h e Al J u b a i l 2 a n d Al Kh o b a r 2d e s a l i n a t i o n p l a n t s i n S a u d i Ar a b i a u s i n g t wo s c a l ec o n t r o l a d d i t i v e s , a ' ma l e i c a c i d p o l y me r " a n d a" p o l y p h o s p h o n a t e " . T h e o b j e c t i v e o f t h e s e t e s t s wa s t oo p t i mi s e p r o d u c t i o n c o s t s a n d p a r t i c u l a r l y s c a l e c o n t r o la d d i t i v e d o s e l e v e l s . F r o m t h e i n i t i a l l e v e l s o f 3 - 5 p p mf o r l o w t e mp e r a t u r e o p e r a t i o n a n d 7 - 1 2 p p m f o r h i g ht e mp e r a t u r e o p e r a t i o n , d o s e l e v e l s we r e r e d u c e d t o t h e" e x t r e me l y l o w l e v e l s o f 2 . 2 - 0 . 8 p p m" f o r h i g h a n d l o wt e mp e r a t u r e o p e r a t i o n .S i mi l a r e x e r c i s e s t o o p t i mi s e a d d i t i v e d o s e l e v e l s h a v eb e e n c a r r i e d o u t o v e r t h e l a s t f e w y e a r s i n mo s t o f t h ema j o r d e s a l i n a t i o n p l a n t s b o r d e r i n g t h e Gu l f . B E L GAR Dp r o d u c t d o s e l e v e l s a r e n o w t y p i c a l l y i n t h e r a n g e1 - 3 p p m wh i c h g i v e s s u c c e s s f u l o p e r a t i o n o v e r t h et e mp e r a t u r e r a n g e 90-112C.On e d r i v i n g f o r c e i n t h e d o wn wa r d s p i r a l o f d o s e l e v e l so v e r t h e l a s t f e w y e a r s h a s b e e n t h e i n c r e a s e d l e v e l o fc o mp e t i t i o n b e t w e e n a d d i t i v e s u p p l i e r s . Ci b a - Ge i g y wi t ht h e B E L GARD p r o d u c t s , h a s ma n a g e d s u c c e s s f u l l y t o me e tt h e c h a l l e n g e o f l o w d o s e l e v e l o p e r a t i o n , b u t f e e l s t h a tc a u t i o n i s n e c e s s a r y t o a v o i d p o t e n t i a l p r o b l e ms f r o mu n d e r d o s i n g wi t h l e s s e f f e c t i v e a d d i t i v e s . In o p t i mi s i n ga d d i t i v e d o s e l e v e l s , t h e t e c h n i c a l i n t e r e s t s o f t h e e n du s e r a n d t h e s u p p l i e r s h o u l d b e t h e s a me . Ac h i e v i n g t h eo p t i mu m p e r f o r ma n c e f r o m t h e d e s a l i n a t i o n p l a n t , r e s u l t si n l o n g - t e r m t r o u b l e f r e e o p e r a t i o n wi t h mi n i mu mma i n t e n a n c e a n d r e d u c e d c l e a n i n g c o s t s wh i c h a r ea t t r i b u t a b l e t o s c a l e f o r ma t i o n . T h e o p t i mu m a d d i t i v ed o s e l e v e l d o e s n o t n e c e s s a r i l y me a n t h e l o we s t l e v e lwh i c h wi l l ma i n t a i n s c a l e f r e e c o n d i t i o n s o n t h e h e a tt r a n s f e r s u r f a c e s . L o w d o s e l e v e l s t h a t ma i n t a i n s c a l ef r e e h e a t e x c h a n g e r s c a n a l l o w s c a l e t o b u i l d u p i n t h ef l a s h c h a mb e r s . Al t h o u g h t h i s d o e s n o t d i r e c t l y a f f e c tt h e t h e r ma l e f f i c i e n c y , i t c a n c a u s e o p e r a t i n g p r o b l e msd u e t o t h e l i f t i n g o f t h e s c a l e wh i c h c a n b l o c k f i l t e rs c r e e n s a n d t h e c o n d e n s e r t u b e s . T o o l o w d o s e l e v e l s ,p a r t i c u l a r l y a t h i g h e r t e mp e r a t u r e s , c a n g i v e r i s e t oe x c e s s i v e s l u d g e f o r ma t i o n wh i c h wi l l t h e n n e c e s s i t a t ei n c r e a s e d o p e r a t i o n o f t h e b a l l c l e a n i n g s y s t e m a n ds u b s e q u e n t i n c r e a s e s i n r e p l a c e me n t b a l l c o s t s . Al t h o u g h


10/17

350

h e a t t r a n s f e r s u r f a c e s c a n b e k e p t c l e a n , s l u d g e d e p o s i t sc a n b u i l d u p o n wa t e r b o x s u r f a c e s a n d c o l l e c t i n t h ef l a s h c h a mb e r s r e q u i r i n g ma n u a l r e mo v a l d u r i n gma i n t e n a n c e p e r i o d s .S h a ms E l Di n ( r e f 1 2 ) r e p o r t e d t h a t i n t e s t s wi t hB E L GARD E VZ OOO c a r r i e d o u t a t 9 4 " C, d o s e l e v e l s we r ei n c r e a s e d f r o m 1 . 6 p p m t o 2 . 3 5 p p m wi t h a s u b s e q u e n ti mp r o v e me n t i n t h e r ma l e f f i c i e n c y . He h a s s i n c ema i n t a i n e d d o s e l e v e l s h i g h e r t h a n t h e r e c o mme n d e d1 . 5 p p m a n d h a s f o u n d t h a t o p e r a t i o n a t t h i s l e v e l i smo r e c o s t - e f f e c t i v e i n t e r ms o f s t e a m u s e a n d r e p l a c e me n ts p o n g e b a l l c o s t s .We a r a n d d a ma g e t o c i r c u l a t i n g s p o n g e b a l l s c a n b ea t t r i b u t e d t o t h r e e f a c t o r s : me c h a n i c a l d a ma g e d u e t oc o l l i s i o n s wi t h t h e e v a p o r a t o r ' s i n t e r n a l s u r f a c e s ,r e p e a t e d c o mp r e s s i o n o f t h e b a l l s a s t h e y e n t e r t h e t u b e sa n d s u r f a c e we a r d u e t o a b r a s i o n b y t h e s l u d g e a n d s c a l ed e p o s i t s i n t h e t u b e s . T h e f i r s t t wo f a c t o r s a r e r e d u c e db y i n t e r mi t t e n t r a t h e r t h a n c o n t i n u o u s o p e r a t i o n , wh i l s tt h e t h i r d c a n b e r e d u c e d b y u s i n g t h e mo s t e f f e c t i v ea d d i t i v e a t i t s o p t i mu m d o s e l e v e l .On e c o mp a r i s o n o f t h e e f f e c t s o f c o n t i n u o u s v e r s u si n t e r mi t t e n t o p e r a t i o n wa s o b t a i n e d d u r i n g t h e h i g ht e mp e r a t u r e r e l i a b i l i t y t e s t o f o n e u n i t o p e r a t i n g a t1 1 2 C wi t h 6 . 8 p p m BELGARD EV. T h e c l e a n i n g s y s t e m wa si n i t i a l l y o p e r a t e d c o n t i n u o u s l y wi t h a 2 5 0 - b a l l c h a r g e ,g i v i n g a n a v e r a g e o f 7 . 5 b a l l s / t u b e / d a y . Ov e r t h e f i r s t1 0 d a y s ' o p e r a t i o n , a s t e a d y d e c l i n e i n t h e p e r f o r ma n c er a t i o wa s n o t e d . T h i s wa s r e v e r s e d a n d t h e p e r f o r ma n c er a t i o r e c o v e r e d b y i n c r e a s i n g t h e b a l l c h a r g e t o 5 0 0 a n do p e r a t i n g t h e s y s t e m f o r f o u r h o u r s / e i g h t h o u r p e r i o d ,e q u i v a l e n t t o a b o u t 1 0 c y c l e s / e i g h t h o u r s a n d t h e s a meb a l l c l e a n i n g r a t e o f 7 . 5 b a l l s / t u b e / d a y . I n l a t e r h i g ht e mp e r a t u r e t e s t s a t 1 1 2 C i n t h e s a me p l a n t , e a c h t e s tb e i n g o f 9 0 d a y s d u r a t i o n , BELGARD d o s e l e v e l s we r es u c c e s s f u l l y r e d u c e d t o a s l o w a s 2 . 5 p p m wi t h b a l lc l e a n i n g r a t e s a t 1 2 b a l l s / t u b e / d a y .L i t t l e e v i d e n c e o f c o n s i s t e n t i n v e s t i g a t i o n i n t o t h ei n t e r d e p e n d e n c e o f b a l l c l e a n i n g c y c l e s a n d a d d i t i v e d o s er a t e s i s a s y e t a v a i l a b l e i n t h e l i t e r a t u r e . T h i s i su n d e r s t a n d a b l e wh e n i t i s c o n s i d e r e d t h a t t h e p r i ma r yf u n c t i o n o f e n d u s e r s i s t o p r o d u c e wa t e r a n d p o we r ,


11/17

351

r a t h e r t h a n t o u s e t h e i r p l a n t s a s e x p e r i me n t a l t e s t sb e d s . Re c o mme n d a t i o n s f o r t h e u s e o f b o t h s y s t e ms a r eu s u a l l y ma d e i n d e p e n d e n t l y , a l t h o u g h a c o n s t a n t l ye x p a n d i n g d a t a b a s e o f e x p e r i e n c e wi t h BE L GARD p r o d u c t sd o e s e n a b l e Ci b a - Ge i g y t o g i v e r e l e v a n t a d v i c e .I t h a s b e e n r e c o g n i s e d b y Ci b a - Ge i g y t h a t t h e u s e o fs p o n g e b a l l c l e a n i n g a n d BE L GARD p r o d u c t s a r ec o mp l e me n t a r y t o e a c h o t h e r ' s p e r f o r ma n c e a n d t h a t t h e r es h o u l d b e a n o p t i mu m u s e l e v e l f o r e a c h o f t h e t wod e p o s i t c o n t r o l s y s t e ms f o r a n y g i v e n s e t o f p l a n to p e r a t i n g p a r a me t e r s .PERFORMANCE MONITORING, CHE MICAL DOSING AND ANALYTICALPROCEDURET h e s c a l e c o n t r o l p e r f o r ma n c e o f a n a d d i t i v e h a st r a d i t i o n a l l y b e e n r e l a t e d t o i t s e f f e c t o n t h e f o u l i n gr a t e o f t h e h e a t e x c h a n g e r s . T h i s i s t h e n e x p r e s s e d a sa n a c i d c l e a n i n g c y c l e o f t h e d e s a l i n a t i o n p l a n t . T h el a s t 1 5 y e a r s h a s s e e n s i g n i f i c a n t a d v a n c e s i n t h et e c h n i q u e s a v a i l a b l e f o r p e r f o r ma n c e mo n i t o r i n g .Ca l c u l a t i o n o f h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t a n d p e r f o r ma n c er a t i o o n - s i t e b y t h e a d d i t i v e s u p p l i e r s ' s e r v i c ee n g i n e e r , f o l l o we d b y l a t e r c a l c u l a t i o n o f f o u l i n gf a c t o r s u s i n g t h e h o me b a s e ma i n f r a me c o mp u t e r , h a s b e e ns u p e r s e d e d i n s o me p l a n t s b y r e a l t i me c a l c u l a t i o n su t i l i s i n g o n - l i n e c o mp u t e r mo n i t o r i n g s y s t e ms . T h ed e s a l i n a t i o n e n g i n e e r n o w h a s a v a i l a b l e d e s k t o p p e r s o n a lc o mp u t e r s e n a b l i n g h i m t o c a l c u l a t e i n d e p e n d e n t l y o f t h ea d d i t i v e s u p p l i e r , t h e f o u l i n g r a t e s f o r h i s p l a n t . T h es e r v i c e e n g i n e e r c a n a l s o ma k e u s e o f p o r t a b l e c o mp u t e r st o g i v e o n - s i t e a n a l y s i s o f d a t a . C i b a - Ge i g y h a sd e v e l o p e d a p e r f o r ma n c e c a l c u l a t i o n p r o g r a mme a v a i l a b l ef o r d e s k t o p P Cs a n d t h e i r t e c h n i c a l s e r v i c e e n g i n e e r sc a n ma k e u s e o f a c o mp u t e r s i mi l a r i n s i z e t o a n A4 s h e e to f p a p e r f o r o n - s i t e c a l c u l a t i o n s .Ad d i t i v e d o s i n g t e c h n i q u e s h a v e a l s o a d v a n c e d d u r i n g t h el a s t 1 5 y e a r s f r o m t h e i n d i v i d u a l t a n k a n d d o s i n g p u mp( o r v a c u u m d r a g s y s t e m) f o r e a c h u n i t t o t h e a u t o ma t e dr i n g ma i n s y s t e ms u t i l i s i n g c o n t r o l c h e mi c a l d o s i n gh o u s e s f i t t e d t o ma n y o f t h e p l a n t s c o mmi s s i o n e d i n t h e1 9 8 0 s . Ad v a n t a g e s o f t h e n e w c e n t r a l l y c o n t r o l l e d d o s i n gs y s t e ms i n c l u d e e a s i e r p r e p a r a t i o n o f a d d i t i v e s o l u t i o n s ,p a r t i c u l a r l y wh e r e mo d e r n l i q u i d p o l y me r i c a d d i t i v e s a r e


12/17

352

u s e d , a n d mo r e c o n s i s t e n t d o s i n g t o t h e i n d i v i d u a l u n i t s .On e p r o b l e m n o t e d d u r i n g t e s t s wi t h B E L GAR D wa s t h a tt h e s e s y s t e ms we r e u s u a l l y d e s i g n e d f o r o p e r a t i o n wi t hp o l y p h o s p h a t e . Do s i n g p u mp c a p a c i t i e s s u i t a b l e f o rd o s i n g 4 - 5 p p m o f p o l y p h o s p h a t e a s a 5 % s o l u t i o n , we r ei n c o mp a t i b l e wi t h t h e d o s e l e v e l s r e q u i r e d wi t h B E L GARDa n d t h e t r e n d t o h i g h e r s t r e n g t h d o s i n g s o l u t i o n se me r g e d . T h e s i z i n g o f d o s i n g p u mp s o r f l o w c o n t r o lme t e r s t o b e c o mp a t i b l e wi t h l o w t e mp e r a t u r e o p e r a t i o nwi t h p o l y p h o s p h a t e p l a c e s s o me r e s t r i c t i o n o n t h e a b i l i t yt o f u l l y r e a l i s e l a b o u r s a v i n g s r e s u l t i n g f r o m mu c h l e s sf r e q u e n t p r e p a r a t i o n o f c h e mi c a l d o s i n g s o l u t i o n s .On e r e q u e s t c o n s i s t e n t l y r a i s e d b y e n d u s e r s h a s b e e n a na n a l y t i c a l p r o c e d u r e f o r t h e d e t e r mi n a t i o n o f B E L GAR Dp r o d u c t s . T h e ma l e i c p o l y me r mo l e c u l e c o n t a i n s o n l yc a r b o n , h y d r o g e n a n d o x y g e n . T h e a b s e n c e o f e a s i l yi d e n t i f i a b l e a t o ms t h e mo l e c u l e h a s p r o v e dt r o u b l e s o me . Al t h o u g h ' T r a d i t i o n a l me t h o d s o f a n a l y s i sh a v e b e e n a v a i l a b l e , t h e y h a v e n o t b e e n e a s y t o u s e o rr e l i a b l e . An a n a l y t i c a l p r o c e d u r e s p e c i f i c t o t h eBE L GAR D p r o d u c t s wh i c h d e p e n d s o n a s p e c t r o f l u o r i me t r i ce mi s s i o n f r o m t h e p o l y me r , h a s n o w b e e n d e v e l o p e d . Us i n ga s p e c t r o f l u o r i me t e r wi t h a p p r o p r i a t e f i l t e r s , u n l i mi t e dc o n c e n t r a t i o n s o f t h e BE L GAR D p r o d u c t s c a n b e d e t e r mi n e d .P r a c t i c a l u s e o f t h e me t h o d h a s d e mo n s t r a t e d t h a t a na c c u r a c y o f t 1 0 % i s o b t a i n a b l e .H YB R I D T R E AT ME N T - AC I D + B E L G AR D E VDu r i n g t h e e a r l y t r i a l s wi t h B E L GARD E V t h e r e we r e t woo c c a s i o n s wh e r e t h e d e s i g n o f t h e p l a n t a n d t h e r e q u i r e do p e r a t i n g c o n d i t i o n s w e r e n o t c o mp a t i b l e wi t h a d d i t i v ed o s i n g a l o n e . In order to p r o v i d e a s o l u t i o n t o t h ep r o b l e ms b e i n g e n c o u n t e r e d i n t h e s e p l a n t s , C i b a - Ge i g yi n t r o d u c e d t h e u s e o f c o n c u r r e n t a c i d a n d a d d i t i v ed o s i n g , l a t e r t o b e r e f e r r e d t o a s t h e h y b r i d t r e a t me n t .T h e h y b r i d t r e a t me n t , o r i n j e c t i o n o f b o t h a c i d a n da d d i t i v e , wa s f i r s t u s e d b y C i b a - Ge i g y a t t wo MS F p l a n t si n Ho l l a n d i n t h e 1 9 7 0 s . P r i o r t o t h i s , t h e i n i t i a lt e s t s wi t h BE L GAR D E V a l o n e h a d n o t g i v e n t h e d e s i r e dr e s u l t s .T h e b a s i c h y b r i d t r e a t me n t c o n s i s t s o f : -


13/17

(a) a d d i t i o n o f a c i d t o t h e f e e d wa t e r a t l e s s t h a n t h es t o i c h i o me t r i c a mo u n t ( e . g . 7 5 - 9 0 %) t o g i v e a r e c y c l eb r i n e p H i n t h e r a n g e o f 8 . 0 - 8 . 2 wh i c h l e a v e s ar e s i d u a l a l k a l i n i t y i n - t h e r e c y c l e b r i n e .

(W i n j e c t i o n o f BE L GARD E V t o t h e r e c y c l e b r i n ec o n t r o l a n y s c a l e d e p o s i t i o n f r o m t h i sa l k a l i n i t y .

T a b l e 2 s u mma r i s e s t h e b a s i c d e s i g n a n d o p e r a t ime t e r s o f t h e T e x e l s t r o o m a n d T e r n e u z e n p l a n t s .

353

T E X E L S T R O O M

tor e s i d u a l

n g p a r a -

T h e d e s a l i n a t i o n u n i t o n t h e h o l i d a y i s l a n d o fT e x e l s t r o o m o p e r a t e d f r o m 1 9 7 2 t o 1 9 7 5 wi t h a c i d d o s i n g ,a n d a r e c y c l e b r i n e p H o f 7 . 5 - 7 . 7 . Wi t h t h i s r e c y c l eb r i n e p H, c o r r o s i o n o f t h e mi l d s t e e l f l a s h c h a mb e r s ,i n t e r s t a g e wa l l s a n d wa t e r b o x e s o c c u r r e d , r e s u l t i n g i nt h e d e p o s i t i o n o f i r o n o x i d e s o n t h e h e a t t r a n s f e rs u r f a c e s a n d t h e s u b s e q u e n t l o s s o f p r o d u c t i o n a n dt h e r ma l e f f i c i e n c y .T ABL E 2 : Op e r a t i n g p a r a me t e r s o f T e x e l s t r o o m a n dT e r n e u z e n p l a n t s

T e x e l s t r o o m T e r n e u z e n

Nu mb e r o f u n i t s 1 2T o p b r i n e t e mp e r a t u r e ( " C ) 1 1 5 1 1 6P r o d u c t i o n ( m / d a y ) 3 0 0 0 2 7 0 0Ye a r c o mmi s s i o n e d 1 9 7 2 1 9 6 9De s i g n s c a l e c o n t r o l Ac i d Ac i dS c a l e c o n t r o l a f t e r 8 0 % a c i d + 9 2 % a c i d tt r i a l s 3 . 5 p p m 1 . 5 p p m

BELGARD EV BELGARD EV

T h i s d e p o s i t i o n wa s p a r t i c u l a r l y a g g r a v a t e d d u r i n g t h ewi n t e r mo n t h s wh e n a r e d u c t i o n i n t h e s e a s o n a l wa t e rd e ma n d wa s me t b y r e d u c i n g t h e t o p b r i n e t e mp e r a t u r e a n dt h e r e c y c l e b r i n e f l o w r a t e , g i v i n g l o we r t u b e s i d e b r i n ev e l o c i t i e s .T h e i r o n o x i d e d e p o s i t s c o u l d n o t b e r e mo v e d b y o n - l i n e


14/17

354

a c i d c l e a n i n g a n d t h e u n i t h a d t o b e s h u t d o wn t wi c e ay e a r f o r me c h a n i c a l c l e a n i n g b y h y d r o j e t .A t r i a l wi t h B E L GARB E V wa s c a r r i e d o u t i n 1 9 7 6 . L o wb r i n e v e l o c i t i e s a n d a h i g h r e c y c l e b r i n e p H ( a r o u n d1 0 . 0 ) r e s u l t e d i n t h e d e p o s i t i o n o f ma g n e s i u m h y d r o x i d es l u d g e s ( t h e u n i t wa s n o t f i t t e d wi t h a n o n - l i n e b a l lc l e a n i n g s y s t e m) i n t h e h e a t e x c h a n g e r s a n d t h es u b s e q u e n t l o s s o f u n i t p e r f o r ma n c e . I t wa s d e c i d e d t ot e s t t h e mi x e d a c i d / a d d i t i v e t r e a t me n t .Af t e r a t h r e e mo n t h t e s t wi t h 5 0 % o f t h e s t o i c h i o me t r i ca mo u n t o f a c i d p l u s 3 . 5 p p m BELGARD EV p r o v e du n s a t i s f a c t o r y , t h e a c i d i n j e c t i o n r a t e wa s i n c r e a s e d t o8 0 %, s t i l l ma i n t a i n i n g 3 . 5 p p m o f t h e a d d i t i v e . Wi t ht h i s t r e a t me n t r e g i me , t h e i mp r o v e me n t i n o v e r a l l p l a n to p e r a t i o n a n d p e r f o r ma n c e wa s d r a ma t i c . S p a n h a a k( r e f 1 6 , 1 7 ) r e p o r t e d a d e c r e a s e i n i r o n c o r r o s i o n b y af a c t o r o f 1 0 , s o me r e d u c t i o n i n t h e c o r r o s i o n o f c o p p e ra l l o y s a n d a s i g n i f i c a n t r e d u c t i o n i n t h e q u a n t i t y o fp r o d u c t w a t e r d u mp e d o wi n g t o h i g h i mp u r i t y l e v e l s . On ema j o r a d v a n t a g e wa s t h a t a n y d e p o s i t i o n wh i c h o c c u r r e dd u r i n g t h e h y b r i d t r e a t me n t we r e r e a d i l y r e mo v e d b yo n - l i n e a c i d wa s h i n g , t h u s e l i mi n a t i n g t h e n e e d f o rs h u t d o wn f o r me c h a n i c a l c l e a n i n g .T h e p l a n t a t T e x e l s t r o o m c o n t i n u e d t o o p e r a t e wi t h a c i da n d BELGARD EV t h r o u g h t o 1 9 8 8 wh e n a n a l t e r n a t i v e wa t e rs u p p l y t o t h e i s l a n d wa s p r o v i d e d .TERNEUZENT h i s p l a n t wh i c h u s e s S c h e l d t e s t u a r y wa t e r a s ma k e u p ,i n i t i a l l y s u f f e r e d a ma j o r p r o b l e m o f t u b e p e r f o r a t i o n sc a u s e d b y d e p o s i t s o f s i l t , p h o s p h a t e s a n d i r o n o x i d ef r o m t h e p o l l u t e d f e e d wa t e r . Ac i d c l e a n i n g a n d f r e q u e n to n - l i n e a c i d s l u g g i n g b r o u g h t t h e t u b e p e r f o r a t i o np r o b l e m u n d e r c o n t r o l b u t r e s u l t e d i n h i g h r a t e s o fc o r r o s i o n o f t h e s t e e l e v a p o r a t o r s h e l l a n d c o p p e ra l l o y s . T y p i c a l l e v e l s o f i r o n a n d c o p p e r i n t h eb l o wd o wn d u r i n g a c i d d o s i n g we r e 7 4 0 p p b a n d 2 5 0 p p b .T h e u s e o f 8 . 0 p p m BELGARD EV i n p l a c e o f a c i d d o s i n gp r o d u c e d s i g n i f i c a n t r e d u c t i o n s i n c o p p e r a n d i r o nl o s s e s , b y f a c t o r s o f 3 a n d 1 0 r e s p e c t i v e l y . Ho we v e r ,


15/17

355

wi t h a d d i t i v e d o s i n g a l o n e , t h e r e c y c l e b r i n e p Hi n c r e a s e d t o a b o u t 9 . 7 l e a d i n g t o t h e d e p o s i t i o n o fma g n e s i u m h y d r o x i d e s c a l e a n d u n a c c e p t a b l e h e a t e r f o u l i n gr a t e s . S p e c i f i c h e a t c o n s u mp t i o n ( k J / KG o fd i s t i l l a t e / d a y ) i n c r e a s e d f r o m 0 . 2 1 wi t h a c i d d o s i n g t o0 . 3 3 wi t h a d d i t i v e a l o n e .Af t e r a t r i a l o p e r a t i o n wi t h t h e h y b r i d a c i d / BE L GARD E Vf e e d t r e a t me n t , t h e me t h o d o f s c a l e c o n t r o l a d o p t e d f o rr o u t i n e o p e r a t i o n o f t h e u n i t s wa s b a s e d o n 9 2 % o f t h es t o i c h i o me t r i c v o l u me o f s u l p h u r i c a c i d , t o g i v e ar e c y c l e b r i n e p H o f 8 . 5 , p l u s 2 . 5 p p m o f B E LGAR D E V.R e s u l t s f r o m t h e t r i a l w i t h t h i s t r e a t me n t s h o w i r o n a n dc o p p e r l e v e l s i n t h e b l o wd o wn o f 110 p p b a n d 5 0 p p br e s p e c t i v e l y , a n d a s p e c i f i c h e a t c o n s u mp t i o n o f 0 . 0 7( r e f 1 8 ) . L o n g - t e r m e x p e r i e n c e wi t h t h e h y b r i d t r e a t me n ti n t h e T e r n e u z e n u n i t s c o n f i r me d p e r i o d s o f o p e r a t i o n o fu p t o 1 8 mo n t h s w i t h o u t t h e n e e d f o r a c i d c l e a n i n g( r e f 1 9 ) .A h i g h l e v e l o f e x p e r t i s e i n a c i d d o s i n g t e c h n i q u e s h a sb e e n d e v e l o p e d b y s o me e n d u s e r s d u r i n g t h e l a s t d e c a d ea n d p l a n t s c o n t i n u e t o o p e r a t e wi t h a c i d . T h e d a n g e r s o fu n d e r d o s i n g a n d o v e r d o s i n g a c i d s t i l l e x i s t a n do p p o r t u n i t i e s f o r i mp r o v i n g t h e o p e r a t i o n o f t h e s e p l a n t sb y u t i l i s a t i o n o f t h e h y b r i d t r e a t me n t me t h o d s h o u l d n o tb e f o r g o t t e n .C ONC L US I ONT h e e x p e r i e n c e g a i n e d f r o m 1 5 y e a r s o f s c a l e c o n t r o l i nMS F s e a wa t e r e v a p o r a t o r s h a s s h o wn t h a t f o u l i n g c a n b ee f f e c t i v e l y c o n t r o l l e d i n h i g h t e mp e r a t u r e p l a n t s wi t h o u tr e c o u r s e t o a c i d d o s i n g .T h e p e r f o r ma n c e o f h i g h t e mp e r a t u r e a d d i t i v e s , s u g g e s t st h a t BE L GARD E V c a n b e c o mp l e me n t e d b y s p o n g e b a l lc l e a n i n g d e v i c e s .I n l o w t e mp e r a t u r e p l a n t o p e r a t i o n , t h e mo d e r n p o l y me r sh a v e s u p e r i o r p e r f o r ma n c e t o p o l y p h o s p h a t e b a s e da d d i t i v e s . Al l p l a n t s a r e i n d i v i d u a l a n d r e q u i r eo p t i mi s a t i o n t o f i n d t h e c o r r e c t c o mp r o mi s e b e t we e n d o s er a t e a n d t h e u s e o f s p o n g e b a l l c l e a n i n g t o g i v e t h e b e s tc o s t - p e r f o r ma n c e .


16/17

356

REFERENCESBu t t F H, B o u - Ha s s a n A H, " P e r f o r ma n c e o f aP o l y p h o s p h a t e b a s e d S c a l e C o n t r o l Ad d i t i v e i n a n MS FP l a n t o f Ku wa i t " , De s a l i n a t i o n 3 6 ( 1 9 8 1 ) 1 2 9 .Di a mo n d M D, L e e S W, " An t i s c a l a n t Ad d i t i v e s a t Hi g hT e mp e r a t u r e Op e r a t i o n " , 1 0 t h An n u a l C o n f e r e n c e o fWS I A, Ha wa i i , 1 ( 1 9 8 2 ) S e s s i o n IV.N a d a N , " Op e r a t i n g E x p e r i e n c e o f MS F P l a n t s i n S a u d iAr a b i a " , I n t e r n a t i o n a l C o n g r e s s o n De s a l i n a t i o n a n dWa t e r R e f u s e , B a h r a i n , No v - D e e 1981.Barba D et al , " P o r t 0 T o r r e s De s a l t i n g P l a n t s " , P r o c .5 t h I n t e r n a t i o n a l S y mp o s i u m o n F r e s h Wa t e r f r o m t h eS e a , Al g h e r o , 2 ( 1 9 7 6 ) 3 3 - 4 8 .C o x B , " T h e Ch e mi c a l T r e a t me n t o f S e a wa t e r F e e d f o rMS F P l a n t s " , I DE A P u r e Wa t e r Ma g a z i n e , J u l y - Au g 1 9 8 2 .E l l i o t M N, Ho d g s o n T D, " Ad d i t i v e s f o r Al k a l i n e S c a l eCo n t r o l a t T e mp e r a t u r e s a b o v e 9 3 C ( 2 OO" F ) " , P r o c . 4 t hI n t e r n a t i o n a l S y mp o s i u m o n F r e s h Wa t e r f r o m t h e S e a , 2( 1 9 7 3 ) 97-110.Ho d g s o n T D, S mi t h S , " T h e a p p r a i s a l o f Ad d i t i v e s f o rS c a l e I n h i b i t i o n d u r i n g S e a wa t e r Di s t i l l a t i o n " , P r o c .5 t h I n t e r n a t i o n a l S y mp o s i u m o n F r e s h Wa t e r f r o m t h eS e a 1 , ( 1 9 7 6 ) 3 0 5 - 3 1 8 .S t e wa r t J e t a l , " T h e Us e o f Ac i d a n d Ad d i t i v e .P r a c t i c a l E x p e r i e n c e s i n a Mu l t i s t a g e F l a s h P l a n t " ,P r o c . Co n g r e s s o n De s a l i n a t i o n a n d Wa t e r Re u s e , Ni c e ,2 (1979) 299-307.Ch a l c h a l S , " Op e r a t i n g E x p e r i e n c e o f a L a r g eMu l t i s t a g e F l a s h E v a p o r a t o r i n t h e S u l t a n a t e o f Oma n " ,De s a l i n a t i o n , 3 1 ( 1 9 7 9 ) 3 3 3 - 3 4 0 .

1 0 Mo k h t a r A A, " 9 0 Da y s De mo n s t r a t i o n o f B E L GARD E V a t1 1 8 . 3 3 " C a t Al Kh a l d i a h MS F De s a l i n a t i o n P l a n t ,J e d d a h , S a u d i Ar a b i a " .

11 S h a ms E l Di n A M, " A 6 0 0 Da y E x p e r i me n t wi t hP o l y p h o s p h a t e a s An t i s c a l e Ag e n t i n MS F Di s t i l l e r s " ,De s a l i n a t i o n 6 1 ( 1 9 8 7 ) 8 9 - 1 0 1 .


17/17

357

12 S h a ms E l Di n A M, " A 7 0 0 Da y E x p e r i me n t wi t hBELGARD EVZOOO a s An t i s c a l e Ag e n t i n MS F Di s t i l l e r s " ,De s a l i n a t i o n 6 9 ( 1 9 8 8 ) 1 4 7 - 1 6 0 .

1 3 L e i t n g r u b e r R A, " T o x i c o l o g i c a l As p e c t s o f S c a l eP r e v e n t i t i v e Ag e n t s Us e d i n De s a l i n a t i o n E q u i p me n t f o rDr i n k i n g Wa t e r " , Proc. International Co n g r e s s o nDe s a l i n a t i o n a n d Wa t e r Re - u s e , Ni c e , 1 ( 1 9 7 9 ) 6 1 5 - 6 2 0 .

14 Korte F, Ecotoxicol ogy of BELGARD EV" , P r o c .I n t e r n a t i o n a l C o n g r e s s o n De s a l i n a t i o n a n d Wa t e rR e - u s e , Ni c e 1 , ( 1 9 7 9 ) 4 1 1 - 4 2 4 .

1 5 Al - S o f i M A, Al - Hu s s a i n M, Al - Z a h r a n i S G, " Ad d i t i v eS c a l e C o n t r o l Op t i mi z a t i o n a n d Op e r a t i o n Mo d e s " ,De s a l i n a t i o n GG ( 1 9 8 7 ) 1 1 - 3 3 .

1 6 S p a n h a a k G, " T h e Ap p l i c a t i o n o f a Hi g h T e mp e r a t u r eS c a l e Co n t r o l Ad d i t i v e t o a E u r o p e a n MS F P l a n t " ,De s a l i n a t i o n , 2 3 ( 1 9 7 9 ) 4 5 5 - 4 6 4 .

1 7 S p a n h a a k G, F i n a n M A, Ha r r i s A, " E x t e n d e d Op e r a t i o n a lE x p e r i e n c e o f t h e u s e o f Ac i d a n d a Hi g h Te mp e r a t u r eS c a l e C o n t r o l Ad d i t i v e i n a E u r o p e a n MS F P l a n t " , P r o c .6 t h I n t e r n a t i o n a l S y mp o s i u m o n F r e s h Wa t e r f r o m t h eS e a , L a s P a l ma s , 2 ( 1 9 7 9 ) 2 8 9 - 2 9 8 .

1 8 R o me i j n A A, BELGARD EV F i e l d T r i a l s i n t h eMu l t i s t a g e F l a s h E v a p o r a t o r s i n T e r n e u z e n , Ho l l a n d " ,P r o c . 6 t h I n t e r n a t i o n a l S y mp o s i u m o n F r e s h Wa t e r f r o mt h e S e a , L a s P a l ma s , 2 ( 1 9 7 8 ) 2 4 1 - 2 5 6 .

19 R o me i j n A A " MS F E v a p o r a t o r Co r r o s i o n C o n t r o l " , I DE AP u r e Wa t e r Ma g a z i n e , 11, No 3, Ma y - J u n e 1 9 8 2 .

15 years scale experience

Documents